視頻信號數字化處理后所帶來的信號損傷的種類及特點

視頻信號數字化處理后所帶來的信號損傷的種類及特點 2001

論服務器群集技術及應用

1、前言

廣播設備、有線電視前端、衛星傳輸服務，以及許多公司和業界通信實體，正在越來越多地依賴于視頻媒體文件服務器，以不斷拓寬服務種類。

然而，我們在享受這些先進技術帶給我們實惠的同時，又不得不面對這樣一個事實：電子設備出現故障是不可避免的，視頻服務器也不例外。現在，很多電視臺已經使用非線性節目制作系統制或硬盤播出系統。無論使用哪種系統，服務器在整個網絡系統的重要性是不言而喻，服務器作為整個網絡的心臟，要為網絡上所有的用戶提供數據共享和應用服務，如果不能保障服務器的正常運行，網絡系統的可用性就無從談起。所以，要確保視頻網絡中的關鍵業務應用運行平穩，具有可靠的適時性和連續性，通過服務器的群集技術來提高系統的可用性和可擴展性是目前備受推崇的方案。

2、服務器群集技術概述

群集系統是一種由一組互連的整機構成的并行或分布系統，可作為統一的計算資源使用。服務器群集技術使用多臺服務器組成服務器集合，可以提供相當高性能的不停機服務。在這個結構中，每臺服務器都分擔著一部分計算任務，由于集合了多臺服務器的性能，整體的計算實力被增加了。與此同時，每臺服務器還承擔一些容錯任務，當其中一臺服務器出現故障時，系統會在軟件的支持下將這臺服務器從系統中隔離出去，通過各服務器之間的負載轉嫁機制完成新的負載分擔，同時向系統管理人員發出警報。再者，在某個應用軟件的峰值處理期間內，對該應用的需求會變得過高，那么使用簡單的操作命令就可以把同一節點的應用包轉移到其他節點從而減輕該節點的工作負荷，來滿足已增加的需求。群集系統就是通過功能整合和故障過渡實現了系統的高可用性和可靠性。

服務器群集技術提供了高度的可用性、伸縮性與易管理性：

·高度的可用性：群集被設計具有避免單點故障發生的能力。應用程序能夠跨計算機進行分配，以實現并行運算與故障恢復，并提供更高的可用性。

·可伸縮性：加入更多的處理器或計算機提高群集的計算能力。當現有服務器能力有限時，可以通過增加CPU、內存、甚至一臺或幾臺服務器來擴展系統的能力。在服務器群集技術出現之前，用戶通過增加CPU、內存來進行擴展，但是CPU、內存的擴展只能在一臺服務器上進行，因此擴展是有極限的。而服務器群集技術可以通過在現有系統上增加服務器來進行擴展，增加的服務器將與原有的服務器緊密地集成在一起，為客戶端提供高性能的應用服務。

·易管理性：群集以單一系統映射的形式來面向最終用戶、應用程序及網絡，同時，也為管理員提供單一的控制點，而這種單一控制點則可能是遠程的。

服務器群集技術的實現可以有幾種不同的方式，考慮到用戶的需求，大體可以分為以高可用性為主要目的的高可用性方案，和以提高性能為主要目的、同時亦可以提供高可用性的方案。這種劃分同時也反映出群集技術在PC Server上發展的兩個階段，既高可用性的兩節點群集和提高性能的多節點群集。在今后 PC Server群集發展的計劃中將要實現更多節點的具有更高擴展能力的群集方案，這樣在提供高可用性和高性能的同時，還可以通過節點數目的擴展，更加有效的保護客戶的投資。

3、服務器高可用性群集拓撲結構

有兩種典型的拓撲結構可以實現高可用性：被動備份服務器和第二活動服務器。我們將詳細討論第二活動服務器的三種實現形式："全部復制"、"0共享"和"全部共享"。

下表總結了本文討論的幾種面向可用性的群集方法的優點和局限性。

3.1被動備份服務器

通常把一個服務器安排為"主"服務器，另一個服務器為"第二"服務器；由主服務器為用戶提供文件、打印及應用服務，"第二"服務器只有在主服務器發生故障時才能投入運行，代替主服務器提供服務。在被動備份服務器方式下（如圖3所示）,除非主服務器發生故障，否則第二服務器只是"觀察"并不作任何運作。

一種被稱為"心跳"的簡單機制被配置在主服務器上，它的作用是周期性地發送主服務器"生命尚在"的消息給備份服務器，一旦消息停止，備份服務器就認為主服務器發生故障，并把自己投入運行以代替主服務器。

"心跳"是一種很容易開發的協議，它可以通過網絡鏈接實現；也可以僅僅在服務器間加一條傳遞"生命"消息的纜線；或者通過局域網消息傳送實現。

3.2活動第二服務器

一個功能基本一致但成本低得多的方式是使第二服務器可以處理其它的應用程序，但當主服務器發生故障時，第二服務器也能夠接管主服務器的工作。這種我們稱只為"活動第二服務器"方法。這種方法的主要優點是在保持使用第二服務器的同時，獲得服務器冗余，而不是僅僅把第二服務器作為備份使用。這種方法可以減少群集系統的運行費用。

實際使用中，"活動第二服務器"方法有三種實現方式。

"全部復制" "全部復制"就是指徹底的服務器冗余。每個服務器都有自己的磁盤。數據不斷地被拷貝到第二服務器的磁盤上，以保證故障發生時，第二服務器可以使用已被拷貝的當前數據，并基于此當前數據作連續運轉。

盡管這種方法的確可以帶來高可用性，但它增加了服務器及網絡的負荷，可能會嚴重影響系統性能。另一個缺點是當一個服務器發生故障時，可能會有主、從服務器的不一致現象：某個磁盤上的事務處理可能并沒有完全在另一個磁盤上得到繼續。因為即便以最快的網絡相連，兩個服務器間信息傳送仍會有一定的延遲。

冗余的服務器也帶來許多好處。因為數據是被完全復制的，所以客戶的應用程序可以在任一服務器上運行，從而可以更好地平衡負載。另外，節點在空間上可以是分散的；節點間可通過廣域網互連，物理上可以距離很遠。這種拓撲結構常被用在災難恢復設計中，提供對主要自然災害如地震、洪水等的保護。

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